<신년<신년기획> 3부 - 상(박스2) 급부상 중인 신재생 기술은
기사입력 2016-01-20 06:00:14+-
부유식 해상풍력, 연료전지 등 급부상
신기후체제의 시작으로 글로벌 신재생에너지 시장도 활활 타오르는 분위기다. 각국마다 신재생에너지로 전기ㆍ열을 확보하기 위한 기술개발과 보급에 나서고 있다. 한국 역시 에너지 신사업 확산 전략을 마련하고 BAU(2030년 온실가스 배출 전망치) 대비 37％ 감축이라는 목표를 제시했다.
가장 각광받고 있는 신재생 기술은 바로 해상풍력이다. 심해에 발전설비 용량 2㎿급 이상의 풍력터빈을 설치해 바람의 세기를 이용해 전력을 얻는 기술이다. 영국, 독일, 중국 등 해상풍력 선진국에서 저마다 초대형 프로젝트 추진에 나섰다. 국제에너지기구 통계에 의하면 해상풍력에만 지난해 2000억 달러 투자가 이뤄졌다.
해상풍력 기술의 최근 추세는 바다 위서 뜨는 ‘부유식 풍력터빈’이다. 기존에는 바다 바닥에 기초구조물을 세운 후 풍력터빈을 타워를 통해 연결했는데, 이는 시간도 오래 걸리고 투자비도 만만치 않다. 그러나 터빈을 지탱하는 구조물이 자연환경 영향을 견디면서 지탱할 수 있다면 비용 절감 효과도 있다.
세계 해상풍력 설치량 1위인 영국은 최근 노르웨이의 스타토일이 개발한 하이윈드 부유식 풍력터빈을 스코틀랜드 피터헤드 해안 25km 떨어진 바다에 건설하기로 했다. 1기당 출력 6㎿인 풍력터빈을 5기 설치하는 것으로 규모는 작지만, 세계 해상풍력 시장의 흐름을 바꿀 수 있다고 보고 있다.
LNG 발전소에서 수소와 산소 반응을 통해 전기를 바로 생산하는 연료전지 역시 자동차용, 발전소용, 건축물용 등으로 다양하게 수요처를 바꿔가며 기술개발이 이뤄지고 있다. 일본 닛케이 BP 클린테크연구소에 따르면 2030년 세계 연료전지 시장 규모는 400조원으로 예상되고 있으며, 한국은 2040년 기준으로 107조원으로 추정된다.
연료전지는 전해질의 종류에 따라 인산염연료전지(PAFC), 고분자전해질연료전지(PEMFC), 용융탄산염연료전지(MCFC), 고체산화물연료전지(SOFC)로 나뉜다. 발전온도, 발전효율 등이 서로 달라 수요 대상 성격에 따라 맞춤형으로 설치하면 된다.
정석한기자 jobize@기획> 3부 -
2016-01-20 06:00:18+-
# 2014년 개봉한 크리스토퍼 놀란 감독의 SF 대작 ‘인터스텔라’에서 가장 인상적인 장면 중의 하나는 영화 초반 등장한 ‘태양광 드론(무인기)’이었다. 10년 넘게 하늘을 떠다니며 기상ㆍ지형 정보 등을 제공했던 이 드론은 연료의 100％를 태양광만으로만 충당했다. 낮에는 드론 내 태양광 발전기로, 밤에는 2차 전지 혹은 재생형 연료전지로 가동된 것이다.
인터스텔라의 시대는 가까운 미래(In the near futue)로 설정돼 있다. 그리고 이는 실현 불가능한 일이 아닐 것으로 예상된다. 신기후체제 출범으로 향후 15년간 12조 달러가 넘는 새로운 에너지 관련 시장이 열릴 전망이기 때문이다.
국제에너지기구(IEA)는 ‘뉴 에너지 아웃룩(New Energy Outlook) 2015’ 보고서에서 온실가스 감축이 세계적 이슈로 부각하면서 2030년까지 에너지 시장에 총 12조3000억 달러(약 1경4145조 원) 규모의 투자가 이뤄질 것으로 예상했다.
또 전체 에너지 소비량 중 신재생에너지 비중이 갈수록 커져 세계 신재생에너지 발전설비 규모가 2012년 5584GW에서 2040년엔 1만4156GW로 확대될 것으로 예측했다. 12조3000억 달러 중에서 3분의 2인 8조원 정도가 신재생에너지 분야에 투입될 것이라고 했다.
/떠오르는 태양ㆍ풍력…지난해 3600억 달러 투자
신재생에너지 발전설비 중에서 가장 돋보이는 것은 태양 에너지다. 2040년 1만4156GW 가운데 35％에 달하는 3429GW를 태양 에너지가 차지할 것으로 예상된다. 신재생에너지 투자 8조원에서 태양 에너지 비중도 3조7000억 달러에 이를 것으로 내다봤다.
제니 체이스 블룸버그 태양광 산업 애널리스트는 “태양 에너지 사용 확대의 배경은 싼 비용 때문”이라며 “채광이 풍부하다면 풍력, 가스 등에 비해 투자비 대비 에너지 확보가 쉽고 온실가스 감축에도 유리하다”고 말했다. 태양 에너지의 경우 그리드 패러티(Grid Parity)를 당성한 신재생에너지원의 일부며, 석탄과 천연가스 가격을 밑돌 것이라는 전망도 나온다.
이어 “특히 가정에서도 쉽게 사용할 수 있는 소형 지붕형 태양광 설비 보급이 확대되면서 태양광 시장이 향후 급속하게 확대 될 것”이라고 예상했다.
풍력은 육상ㆍ해상 프로젝트의 추진으로 14％ 정도인 1990GW에 달할 것으로 보인다. 태양 에너지 다음으로 많은 것이다.
이미 세계 각국은 신재생에너지를 중심으로 투자를 시작한 상태. 블룸버그 뉴에너지 파이낸스의 통계에 의하면 지난해 신재생에너지 투자액은 총 3300억 달러였다. 이중 2000억 달러가 영국, 중국, 독일 해안에 조성될 해상풍력 발전단지에 이뤄졌다. 미국 남서부 태양광 발전사업과 터키 지열 발전소에도 대규모 투자가 발생했다.
/변모하는 화력ㆍ원자력…CCS 등 첨단기술 각광
반면 그동안 세계 발전시장을 이끌어 왔던 화력, 원자력 등의 쇠퇴는 분명해 보인다.
2012년 화력 발전설비는 3630GW, 원자력 발전설비는 334GW 등을 차지하면서 전 세계 에너지 비중의 71％ 정도를 차지했다. 아직까지는 기저발전의 역할을 굳건하게 하고 있는 셈이다. 나머지 39％를 태양광, 풍력, 기타 신재생에너지가 가져갔다.
2040년에는 기저발전이라는 이름이 무색해진다. 화력은 5117GW까지 발전설비가 늘지만 신재생에너지의 급증으로 전 세계 에너지 비중은 36％로 떨어진다. 원자력 역시 569GW로 증가하지만, 에너지 비중은 4％로 감소한다. 두 개 에너지원을 합쳐도 40％ 정도에 그친다.
그렇다면 화력의 시대는 저무는 것일까. 석탄화력의 경우 경쟁 에너지원 대비 저렴하고 안전하고 안정적으로 전력 공급이 가능하다는 뚜렷한 장점이 있다. 때문에 살아남기 위한 묘수로 CCS(이산화탄소 포집 저장기술)이 떠오르고 있다.
쉽게 말해 화력발전소에서 나오는 이산화탄소를 포집해 땅속에 저장하는 기술이다. 국제에너지기구에 따르면 2015년 전 세계 18곳에 불과한 CCS가 2020년 100기로 늘어나고 2030년에는 850기, 2040년에는 2100기, 2050년에는 3400기로 확대할 전망이다. 아울러 2050년에는 전세계 이산화탄소 감축량의 13%를 CCS가 담당할 것으로 보인다.
정석한기자 jobize@
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신년기획> 3부 - 상(박스4)원전의 역할은
기사입력 2016-01-20 06:00:26+-
일본 후쿠시마 원전 사고 이후 주춤했던 원전시장이 다시 살아나고 있다. 신기후변화 협약이 출범하면서 원자력 발전이 석탄발전과 신재생에너지로 가는 가교 에너지원으로 주목받고 있기 때문이다.
한국은 2030년까지 온실가스 배출량을 배출전망치(BAU)보다 37% 줄여야 한다. 동시에 연간 2% 안팎으로 늘어나는 전력수요를 감당하기 위해 발전설비는 더 지어야 하는 상황이다.
이런 상황에서 원전이 대안으로 부상하고 있다. 원전은 석탄발전과 비교할 때 이산화탄소 배출이 훨씬 적고 경제성도 높다. 석탄발전은 전기 1㎾h를 생산하는데 991g의 온실가스를 배출한다. 반면 원자력 발전은 1㎾h당 10g의 온실가스를 배출한다. 자원 빈국인 우리나라로서는 원전이 온실가스 감축을 위한 현실적 대안인 셈이다.
정부 역시 원전이 대안이 될 수 있다고 인식하고, 지난해 7차 전력수급기본계획에서 별다른 설비계획 없이 원전 2기만 추가 건설할 방침을 정했다. 반면 석탄화력발전소 건설 계획은 취소했다.
발전업계 역시 신기후체제 출범으로 석탄화력이 지금과 같은 경제성을 담보하기 어려울 것으로 전망한다. 신규 석탄화력 건설이 필요성을 떨어진 반면, 설비 노후화에 따른 수명 30~40년 된 발전소 폐기는 눈앞에 다가왔다. 국가 전력생산의 40%에 달하는 석탄화력을 대체할 수단이 필요해진 시점이다.
하지만 방사성물질 누출 등 안전에 대한 우려가 커지면서 원전정책이 표류하고 있다. 여기에 국민의 신뢰도를 회복하는 것도 과제다.
지난해 6월에는 고리원전 1호기의 폐로가 정식 절차가 아닌 여론에 떠밀려 결정되기도 했다. 원전의 효용성이 아무리 뛰어나도 안전에 대한 신뢰 확보 없이는 진전을 기대하기 어렵다는 것이다.
원자력계 한 관계자는“글로벌 원전 시장 선점 기회가 눈앞에 놓여있지만 한국은 원전이 정치 이슈로 취급되며 국제 경쟁력까지 위협받고 있다”면서 “원전에 대한 현실적 판단과 함께 산업계도 국민 신뢰를 회복할 수 있도록 노력을 기울여야 한다”고 말했다.
김부미기자 boomi@
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신기후체제, 산업생태계 바뀐다> 그리드패러티를 달성하라
기사입력 2016-01-20 06:00:10+-
현재 1㎾h당 120원 정도…육상풍력 정도만 확보
온실가스 저감 강화될수록 신재생은 경쟁우위 전망
신기후체제 출범으로 신재생에너지는 보조 발전원에서 머지않아 주력 발전원으로 대접받을 전망이다. 영국의 경우 2025년부터 기존의 석탄화력을 단계적으로 폐지하기로 결정했다. 신재생에너지 강국인 독일은 현재 30%인 신재생에너지 발전 비중을 2030년 50%, 2050년 80%까지 끌어올린다는 목표를 설정했다. 한국도 제2차 국가에너지기본계획에서 2035년까지 신재생에너지 비중을 전체의 11%로 확대하기로 했다.
문제는 경제성이다. 시장 확대를 위해선 신재생에너지의 발전단가가 기존 화석에너지의 발전단가와 같아지는 균형점, 이른바 ‘그리드패러티’를 달성할 수 있느냐에 달려 있다.
현재 신재생에너지 발전원 가운데 육상풍력 정도만 그리드패러티를 확보했다는 게 업계의 견해다. 각 국 정부가 신재생에너지 발전을 장려하면서 재정지원을 하는 것도 이 때문이다. FIT(발전차액지원)는 정부가 고시한 차액만큼 신재생에너지 발전사업자에게 보전해주는 제도이며, RPS(신재생에너지 의무화제도)는 가중치를 통해 사업자를 지원하고 있다.
현재 에너지 업계에서는 그리드패러티를 1㎾h당 평균 120원 정도로 보고 있다. 이는 LNG를 연료로 하는 발전단가와 엇비슷하다.
물론 그리드패러티에는 지역적 특색ㆍ전기요금 등 여러 요소가 가미된다. 예컨대 중동은 일조량이 높아 1㎾h당 발전단가는 70원 정도로 평균보다 낮지만 전기요금이 50원에 불과해 엄밀한 의미에서 국가 내 그리드패러티는 달성하지 못했다.
그러나 기술의 발전과 온실가스 저감 정책으로 인해 신재생에너지 발전단가는 더욱 낮아질 것으로 업계는 내다보고 있다. 가령 석탄화력의 경우 1㎾h당 발전단가는 현재 60원 정도이지만, 향후 배출권거래제 및 탄소세 부과에 따른 부담으로 높아질 수밖에 없다. 온실가스 저감 정책이 강화될수록 신재생에너지의 발전단가는 화석연료과 경쟁에서 우위를 보인다는 이야기다.
풍력ㆍ태양광과 함께 연료전지 시장도 커질 것으로 예상되고 있다. 최근 전해질로 화석연료가 물을 전기분해해 수소를 만드는 기술을 개발 중에 있다. 이럴 경우 대용량 발전이 가능함은 물론 수소를 액화가스로 변환ㆍ저장시킬 수 있어 신재생에너지의 단점인 제한발전 문제도 해결할 수 있게 된다.
정회훈기자 hoony@